Der Schweredruck einer Flüssigkeit über einer Fläche ist proportional zur Höhe der Flüssigkeitssäule über der Fläche.

Material: · Schlauch (Durchmesser: höchstens 2 cm) · 2 große Gefäße · Wasser Aufbau und Durchführung: Man stellt ein mit Wasser gefülltes Gefäß etwas erhöht auf einen Tisch. Auf den Tisch stellt man ein zweites Gefäß. In das erste hängt man das eine Ende eines Schlauches, der bis zum Gefäßboden reichen sollte. Das andere Ende nimmt man in den Mund, saugt daran, bis der Schlauch mit Wasser gefüllt ist und hängt das Schlauchende in das untere Gefäß. Das Wasser strömt vom oberen in das untere Gefäß. Statt zu saugen, kann man auch den Schlauch voll Wasser füllen, beide Enden mit den Daumen zuhalten und in die Gefäße führen. Dort die Schlauchenden freigeben.

Man betrachte den Druck p₁ in Höhe des Schlauchendes im oberen Gefäß. Der Gesamtdruck setzt sich zusammen aus dem Luftdruck p_L, dem Schweredruck p_W1 des Wassers, welches sich im Gefäß 1 befindet, und dem Schweredruck des Wassers, welches sich im Schlauch p_S1 (im Bereich vom Schlauchende im oberen Gefäß bis zum höchsten Punkt des Schlauches) befindet.

Es gilt:

p₁ = p_L + p_W1 - p_S1

Betrachtet man den Druck p₂ in Höhe des Schlauchendes im unteren Gefäß, erhält man:

p₂ = p_L + p_W2 - p_S2

p_S2: Schweredruck des Wassers im Schlauch - im Bereich vom unteren Schlauchende bis zum höchsten Punkt des Schlauches;
p_W2 : Schweredruck des Wassers, welches sich im Gefäß 2 befindet, auf die Schlauchquerschnittsfläche).
Zwischen den Schlauchenden existiert also eine Druckdifferenz

Δp = p₁ - p₂

Es gilt:

p₁ - p₂ = p_L + p_W1 - p_S1 - (p_L + p_W2 - p_S2

Und damit:

Δp = (p_W1 - p_S1) - (p_W2 - p_S2 )

Für den Druck p einer Wassersäule der Höhe h gilt: p = ρ · g · h, wobei ρ die Dichte von Wasser und g der Ortsfaktor ist.
Es gilt:

p_W1 - p_S1 = - ρ ·g · h₁    und     p_W2 - p_S2 = - ρ ·g · h₂

Und damit:

Δp = ρ ·g · h₂ - ρ ·g · h₁;             Δp = ρ ·g ·Δh

Der Druckunterschied ist demnach der Höhenunterschied der Wasseroberflächen mal Ortsfaktor und Dichte des Wassers. Die sich aus dieser Druckdifferenz ergebende Kraft drückt das Wasser im Schlauch zum Gefäß mit dem tieferen Flüssigkeitsstand hin. Sie existiert so lange, wie die Flüssigkeitsoberflächen der beiden Gefäße unterschiedliche Höhe besitzen.

Bemerkungen:
Jeder Aquarienbesitzer muss zu Leerung und Säuberung seiner Aquarien das Saugheber-Prinzip verwenden. Und Autobesitzern ist angeraten, ihren Tank zu verschließen, damit nicht Benzindiebe mittels Saugheber Benzin stehlen.

Video zur Versuchsdurchführung (nur auf CD)

Literatur:
Hilscher, H.: Universität Augsburg Institut für Didaktik der Physik CD-ROM Freihandexperimente
Köthe, R.: Das neue Experimentierbuch: 150 einfache Experimente aus der Physik, Chemie und Biologie, Tessloff Verlag, Hamburg 1986

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